package my.mark.mybaibaoxiang.suanFa;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;

/**
 * @Description 各种排序算法
 * @author wxming.
 * @date 2020-9-2.
 */
public class PaiXu {

    public static void main(String[] args) {
        int[] intarr = {8,9,11,7,8,5,0,9,30,6};
        int[] newArr1 = radixSort(intarr);
        //int[] newArr1 = QuickSort(intarr,0,intarr.length-1);
        //int[] newArr1 = MergeSort(intarr);
        //int[] newArr = moveZeroes(intarr);
        System.out.println(Arrays.toString(newArr1));
        System.out.println("Hello World!");
    }

    //基数排序2
    public static int[] radixSort(int[] arr){
        //1.得到该数组中最大的值
        int max = arr[0]; //假设第一个数为最大
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] > max){
                max = arr[i];
            }
        }
        //计算得到的最大的数时几位数(这里实现的基数排序不能给负数排序)
        int maxLength = (max + "").length();

        //2.定义一个二维数组，表示10个桶，每一个一维数组就是一个桶
        //说明：
        //(1)二维数组包含10个一维数组
        //(2)为了防止在放入数的时候数据溢出，将每个桶(一维数组)大小定义为arr.length
        //(3)基数排序是典型的空间换时间的算法
        int bucket[][] = new int[10][arr.length];

        //为了记录每个桶中实际有多少个数据，需要定义一个一维数组来记录每个桶中每次放入的数据的个数
        //例如：bucketElementCounts[1]就表示bucket[1]这个桶中实际存放的数据的个数
        int[] bucketElementCounts = new int[10];

        for (int i = 0, n = 1; i < maxLength; n *= 10, i++) {  //数组中最大数是几位，外循环就是多少次
            for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                //判断每个数的个/十/百...的位数是多少，第一轮计算个位数，第二轮计算十位数...
                int digitOfElement = arr[j] / n % 10;
                bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]++] = arr[j];
            }
            //将数按照规则放入桶中之后，在按序从桶中取出数据放入arr数组中
            int index = 0;
            for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
                //如果桶中有数据，则将其放入原数组中
                if(bucketElementCounts[k] != 0){
                    for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                        arr[index++] = bucket[k][l];
                    }
                }
                //每(i+1)轮处理完之后，都需要将bucketElementCounts[k] = 0，重新置位0 ！！！！
                bucketElementCounts[k] = 0;
            }
//            System.out.println("第" + (i + 1) + "轮处理后：" + Arrays.toString(arr));
        }
        return arr;
    }

    //TODO ==============================================================
    /**
     * 基数排序1
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] RadixSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2)
            return array;
        // 1.先算出最大数的位数；
        int max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            max = Math.max(max, array[i]);
        }
        int maxDigit = 0;
        while (max != 0) {
            max /= 10;
            maxDigit++;
        }
        int mod = 10, div = 1;
        ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketList = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            bucketList.add(new ArrayList<Integer>());
        for (int i = 0; i < maxDigit; i++, mod *= 10, div *= 10) {
            for (int j = 0; j < array.length; j++) {
                int num = (array[j] % mod) / div;
                bucketList.get(num).add(array[j]);
            }
            int index = 0;
            for (int j = 0; j < bucketList.size(); j++) {
                for (int k = 0; k < bucketList.get(j).size(); k++)
                    array[index++] = bucketList.get(j).get(k);
                bucketList.get(j).clear();
            }
        }
        return array;
    }
    //TODO ==============================================================
    /**
     * 桶排序
     *
     * @param array
     * @param bucketSize
     * @return
     */
    public static ArrayList<Integer> BucketSort(ArrayList<Integer> array, int bucketSize) {
        if (array == null || array.size() < 2)
            return array;
        int max = array.get(0), min = array.get(0);
        // 找到最大值最小值
        for (int i = 0; i < array.size(); i++) {
            if (array.get(i) > max)
                max = array.get(i);
            if (array.get(i) < min)
                min = array.get(i);
        }
        int bucketCount = (max - min) / bucketSize + 1;
        ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketArr = new ArrayList<>(bucketCount);
        ArrayList<Integer> resultArr = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < bucketCount; i++) {
            bucketArr.add(new ArrayList<Integer>());
        }
        for (int i = 0; i < array.size(); i++) {
            bucketArr.get((array.get(i) - min) / bucketSize).add(array.get(i));
        }
        for (int i = 0; i < bucketCount; i++) {
            if (bucketSize == 1) { // 如果带排序数组中有重复数字时  感谢 @见风任然是风 朋友指出错误
                for (int j = 0; j < bucketArr.get(i).size(); j++)
                    resultArr.add(bucketArr.get(i).get(j));
            } else {
                if (bucketCount == 1)
                    bucketSize--;
                ArrayList<Integer> temp = BucketSort(bucketArr.get(i), bucketSize);
                for (int j = 0; j < temp.size(); j++)
                    resultArr.add(temp.get(j));
            }
        }
        return resultArr;
    }
    //TODO ==============================================================
    /**
     * 计数排序
     *
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] CountingSort(int[] array) {
        if (array.length == 0) return array;
        int bias, min = array[0], max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i] > max)
                max = array[i];
            if (array[i] < min)
                min = array[i];
        }
        bias = - min;
        int[] bucket = new int[max - min + 1];
        Arrays.fill(bucket, 0);
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            bucket[array[i] + bias]++;
        }
        int index = 0, i = 0;
        while (index < array.length) {
            if (bucket[i] != 0) {
                array[index] = i - bias;
                bucket[i]--;
                index++;
            } else{
                i++;
            }
        }
        return array;
    }
    //TODO ==============================================================
    //声明全局变量，用于记录数组array的长度；
    static int len;
    /**
     * 堆排序算法
     *
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] HeapSort(int[] array) {
        len = array.length;
        if (len < 1) return array;
        //1.构建一个最大堆
        buildMaxHeap(array);
        //2.循环将堆首位（最大值）与末位交换，然后在重新调整最大堆
        while (len > 0) {
            swap(array, 0, len - 1);
            len--;
            adjustHeap(array, 0);
        }
        return array;
    }
    /**
     * 建立最大堆
     *
     * @param array
     */
    public static void buildMaxHeap(int[] array) {
        //从最后一个非叶子节点开始向上构造最大堆
        for (int i = (len/2 - 1); i >= 0; i--) {
            adjustHeap(array, i);
        }
    }
    /**
     * 调整使之成为最大堆
     *
     * @param array
     * @param i
     */
    public static void adjustHeap(int[] array, int i) {
        int maxIndex = i;
        //如果有左子树，且左子树大于父节点，则将最大指针指向左子树
        if (i * 2 < len && array[i * 2] > array[maxIndex])
            maxIndex = i * 2;
        //如果有右子树，且右子树大于父节点，则将最大指针指向右子树
        if (i * 2 + 1 < len && array[i * 2 + 1] > array[maxIndex])
            maxIndex = i * 2 + 1;
        //如果父节点不是最大值，则将父节点与最大值交换，并且递归调整与父节点交换的位置。
        if (maxIndex != i) {
            swap(array, maxIndex, i);
            adjustHeap(array, maxIndex);
        }
    }
    //TODO ==============================================================
    /**
     * 快速排序方法
     * @param array 要被排序的数组
     * @param start 该数组的第一个值索引，即0
     * @param end 该数组的最后一个值索引，即length-1
     * @return
     */
    public static int[] QuickSort(int[] array, int start, int end) {
        if (array.length < 1 || start < 0 || end >= array.length || start > end){
            return null;
        }
        int smallIndex = partition(array, start, end);
        if (smallIndex > start){
            QuickSort(array, start, smallIndex - 1);
        }
        if (smallIndex < end){
            QuickSort(array, smallIndex + 1, end);
        }
        return array;
    }
    /**
     * 快速排序算法——partition
     * @param array
     * @param start
     * @param end
     * @return
     */
    public static int partition(int[] array, int start, int end) {
        double random = Math.random();
        int pivot = (int) (start + random * (end - start + 1));
        int smallIndex = start - 1;
        swap(array, pivot, end);
        for (int i = start; i <= end; i++)
            if (array[i] <= array[end]) {
                smallIndex++;
                if (i > smallIndex)
                    swap(array, i, smallIndex);
            }
        return smallIndex;
    }

    /**
     * 交换数组内两个元素
     * @param array
     * @param i
     * @param j
     */
    public static void swap(int[] array, int i, int j) {
        int temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }
    //TODO ==============================================================
    /**
     * 归并排序
     *
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] MergeSort(int[] array) {
        if (array.length < 2) return array;
        int mid = array.length / 2;
        int[] left = Arrays.copyOfRange(array, 0, mid);
        int[] right = Arrays.copyOfRange(array, mid, array.length);
        return merge(MergeSort(left), MergeSort(right));
    }
    /**
     * 归并排序——将两段排序好的数组结合成一个排序数组
     *
     * @param left
     * @param right
     * @return
     */
    public static int[] merge(int[] left, int[] right) {
        int[] result = new int[left.length + right.length];
        for (int index = 0, i = 0, j = 0; index < result.length; index++) {
            if (i >= left.length){
                result[index] = right[j++];
            }else if (j >= right.length){
                result[index] = left[i++];
            }else if (left[i] > right[j]){
                result[index] = right[j++];
            }else{
                result[index] = left[i++];
            }
        }
        return result;
    }

    //TODO ==============================================================
    /**
     * 希尔排序
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] ShellSort(int[] array) {
        int len = array.length;
        int temp, gap = len / 2;
        while (gap > 0) {
            for (int i = gap; i < len; i++) {
                temp = array[i];
                int preIndex = i - gap;
                while (preIndex >= 0 && array[preIndex] > temp) {
                    array[preIndex + gap] = array[preIndex];
                    preIndex -= gap;
                }
                array[preIndex + gap] = temp;
            }
            gap /= 2;
        }
        return array;
    }

    //TODO ==============================================================
    /**
     * 插入排序
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] insertionSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2){
            return array;
        }
        int current;
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            current = array[i + 1];
            int preIndex = i;
            boolean flag = false;
            while (preIndex >= 0 && current < array[preIndex]) {
                array[preIndex + 1] = array[preIndex];
                preIndex--;
                flag=true;
            }
            if(flag){
                array[preIndex + 1] = current;
            }
        }
        return array;
    }

    //TODO ==============================================================
    /**
     * 选择排序
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] selectionSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2){
            return array;
        }
        int temp;
        for (int i = 0; i < array.length; i++){
            int minIndex = i;
            for (int j = i+1; j < array.length; j++){
                if (array[minIndex] > array[j]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            temp = array[minIndex];
            array[minIndex] = array[i];
            array[i] = temp;
        }
        return array;
    }

    //TODO ==============================================================
    /**
     * 冒泡排序
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] bubbleSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length < 2){
            return array;
        }
        int temp;
        for (int i = 0; i < array.length; i++){
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++){
                if (array[j] > array[j+1]) {
                    temp = array[j + 1];
                    array[j + 1] = array[j];
                    array[j] = temp;
                }
            }
        }
        return array;
    }

    //TODO ==============================================================
    /**
     * 给定一个数组 nums，编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾，同时保持非零元素的相对顺序。
     * @param nums
     */
    public static int[] moveZeroes(int[] nums) {
        if(nums == null || nums.length < 2){
            return nums;
        }
        int flag = 0;//从左到右不为0的下一个位置的标记。
        for(int i=0;i<nums.length;i++){
            if(nums[i] != 0){
                if(i != flag){//如果当前不为0的角标不等于（从左到右不为0的下一个）标记位，则将当前值和标记位的值交换。
                    exchange(nums,flag,i);
                }
                flag++;
            }
        }
        return nums;
    }

    private static void exchange(int[] nums,int flag,int i){
        int tmp = nums[flag];
        nums[flag] = nums[i];
        nums[i] = tmp;
    }
}
